Producerea masei celulare

Producerea masei celulare

Levurile sunt folosite in panificatie, in fermentatia alcoolica (obtinerea berii si in vinificatie). Obtinerea unei cantitati mari de masa celulara in procesul producerii berii a determinat cautarea modalitatii de utilizare a acestui subprodus. Masa celulara de levuri este bogata in aminoacizi esentiali (in special lizina) si in vitamine din grupul B.

Folosirea masei celulare uscate de S. cerevisiae si Candida utilis, adaugate in hrana animalelor, a initiat industria biomasei levurilor.

Levurile cultivate in scopul in scopul obtinerii masei celulare trebuie sa creasca viguros, sa utilizeze substraturi variate, sa reziste la contaminanti, sa nu aiba gust amar.

Se folosesc tulpini de Candida si de Torula.

Pentru obtinerea masei celulare este necesara prezenta O₂, prin aerare energica.

Ca substrat nutritiv se folosesc lesia bisulfitica bogata in pentoza, melasa de sfecla sau melasa de trestie de zahar, hidrolizat de lemn, sucuri de fructe.

In hrana animalelor se poate adauga suplimentar o masa de celule bacteriene uscate, mai ales E. coli, cu continut ridicat de aminoacizi cu S (metionina), deoarece proteinele de origine fungica au continut foarte scazut al acestui aminoacid.

Dirijarea proceselor fermentative

Daca un proces fermentativ este destinat obtinerii unui metabolit primar, faza de crestere logaritmica a microorganismului producator va fi prelungita cat mai mult cu putinta. Pentru obtinerea unui metabolit secundar, faza de lag si cea de crestere logaritmica vor fi limitate la o durata minima, dar se va extinde faza stationara sau va fi favorizata cresterea lenta pe toata durata fermentatiei.

Se folosesc 3 moduri de conducere a procesului fermentativ industrial: cultivarea discontinua (batch), semidiscontinua (feed-batch) si continua. Alegerea uneia sau alteia este determinata de tipul de produs care se obtine.

Un proces in cultura discontinua este un sistem inchis, in care sunt prezenti numai nutrientii initiali. Se foloseste pentru producerea biomasei, utilizand o sursa de C rapid metabolizabila.

Pentru obtinerea unui metabolit primar (o enzima), se foloseste un glucid care se metabolizeaza lent. Acelasi tip de glucid este avantajos intr-o cultura discontinua, pentru obtinerea unui metabolit secundar, deoarece o rata de crestere lenta mareste randamentul. Procesul dureaza 36 de ore pentru acidul gluconic sau cateva zile pentru acidul fumaric.

Cultivarea discontinua are dezavantajul epuizarii nutrientilor si a stoparii rapide a producerii metabolitului, inhibitia prin feed-back a sintezei produsului respectiv, eliminarea produsilor toxici.

Cultivarea semidiscontinua este un sistem deschis, in care substantele nutritive sunt adaugate cu o rata constanta in timpul procesului de crestere si biosinteza, fara indepartarea mediului. Volumul de mediu nutritiv creste progresiv. Rata de crestere a microorganismului se poate controla prin ajustarea ratei adaugarii glucidului. Avantajele constau in dilutia substantelor toxice, care pot avea efect inhibitor si extinderea procesului fermentativ, comparativ cu cultivarea discontinua.

Cultivarea continua este un sistem deschis in care nutrientii sunt adaugati si suspensia celulara este indepartata cu o rata constanta, astfel incat rata sintezei produsului se mentine constanta. Cultivarea continua permite controlul cel mai eficient al procesului. Perioada de crestere logaritmica, pentru obtinerea unui produs primar poate fi extinsa prin adaugarea cu o rata mai mare a mediului proaspat. Astfel, durata procesului se poate prelungi pana la cateva luni, dar exista riscul degenerarii tulpinii producatoare si al contaminarii.

Cele mai multe procese folosesc procedeul batch sau feed-batch. Metoda cresterii continue este folosita pentru producerea biomasei (proteine single-cell). Metoda creeaza o presiune selectiva pentru tulpinile care cresc cel mai rapid si optimizeaza randamentul procesului.